《软件工程 第3版 教学课件 PPT 作者 张海藩 倪宁 第7章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软件工程 第3版 教学课件 PPT 作者 张海藩 倪宁 第7章（129页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 面向对象分析,面向对象分析(通常缩写为OOA)的关键，是识别出问题域内的对象，并分析它们相互间的关系，最终建立起问题域的简洁、精确、可理解的正确模型。,在用面向对象观点建立起的三种模型中，对象模型是最基本、最重要、最核心的。,7.1 分析过程,7.1.1 概述 面向对象分析，就是抽取和整理用户需求并建立问题域精确模型的过程。,7.1.2 三个子模型与五个层次 正如本书6.4节所述，面向对象建模得到的模型包含系统的三个要素，即静态结构(对象模型)，交互次序(动态模型)和数据变换(功能模型)。,解决的问题不同，这三个子模型的重要程度也不同：几乎解决任何一个问题，都需要从客观世界实体及实体间
2、相互关系抽象出极有价值的对象模型；当问题涉及交互作用和时序时(例如，用户界面及过程控制等)，动态模型是重要的。,解决运算量很大的问题(例如，高级语言编译、科学与工程计算等)，则涉及重要的功能模型。动态模型和功能模型中都包含了对象模型中的操作(即服务或方法)。,复杂问题(大型系统)的对象模型由下述五个层次组成：主题层(也称为范畴层)、类&对象层、结构层、属性层和服务层，如图7.1所示。,图7.1 复杂问题的对象模型,综上所述，我们在概念上可以认为，面向对象分析大体上按照下列顺序进行：寻找类&对象，识别结构，识别主题，定义属性，建立动态模型，建立功能模型，定义服务。,但是，正如前面已经多次强调指出
3、过的，分析不可能严格地按照预定顺序进行，大型、复杂系统的模型需要反复构造多遍才能建成。通常，先构造出模型的子集，然后再逐渐扩充，直到完全、充分地理解了整个问题，才能最终把模型建立起来。,分析也不是一个机械的过程。大多数需求陈述都缺乏必要的信息，所缺少的信息主要从用户和领域专家那里获取，同时也需要从分析员对问题域的背景知识中提取。,在分析过程中，系统分析员必须与领域专家及用户反复交流，以便澄清二义性，改正错误的概念，补足缺少的信息。面向对象建立的系统模型，尽管在最终完成之前还是不准确、不完整的，但对做到准确、无歧义的交流仍然是大有益处的。,7.2 需求陈述,7.2.1 书写要点 通常，需求陈述的
4、内容包括：问题范围，功能需求，性能需求，应用环境及假设条件等。总之，需求陈述应该阐明“做什么”而不是“怎样做”。,它应该描述用户的需求而不是提出解决问题的方法。应该指出哪些是系统必要的性质，哪些是任选的性质。应该避免对设计策略施加过多的约束，也不要描述系统的内部结构，因为这样做将限制实现的灵活性。,对系统性能及系统与外界环境交互协议的描述，是合适的需求。此外，对采用的软件工程标准、模块构造准则、将来可能做的扩充以及可维护性要求等方面的描述，也都是适当的需求。,7.2.2 例子 图7.2 所示的自动取款机(ATM)系统，是本书讲述面向对象分析和面向对象设计时使用的一个实例。,图7.2 ATM系统
5、,下面陈述对ATM系统的需求。 某银行拟开发一个自动取款机系统，它是一个由自动取款机、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成的网络系统。ATM和中央计算机由总行投资购买。,总行拥有多台ATM，分别设在全市各主要街道上。分行负责提供分行计算机和柜员终端。柜员终端设在分行营业厅及分行下属的各个储蓄所内。该系统的软件开发成本由各个分行分摊。,银行柜员使用柜员终端处理储户提交的储蓄事务。储户可以用现金或支票向自己拥有的某个账户内存款或开新账户。储户也可以从自己的账户中取款。通常，一个储户可能拥有多个账户。,柜员负责把储户提交的存款或取款事务输进柜员终端，接收储户交来的现金或支票，或付给储户现金。柜员终端
6、与相应的分行计算机通信，分行计算机具体处理针对某个账户的事务并且维护账户。,拥有银行账户的储户有权申请领取现金兑换卡。使用现金兑换卡可以通过ATM访问自己的账户。目前仅限于用现金兑换卡在ATM上提取现金(即取款)，或查询有关自己账户的信息(例如，某个指定账户上的余额)。将来可能还要求使用ATM办理转账、存款等事务。,所谓现金兑换卡就是一张特制的磁卡，上面有分行代码和卡号。分行代码唯一标识总行下属的一个分行，卡号确定了这张卡可以访问哪些账户。通常，一张卡可以访问储户的若干个账户，但是不一定能访问这个储户的全部账户。,每张现金兑换卡仅属于一个储户所有，但是，同一张卡可能有多个副本，因此，必须考虑同
7、时在若干台ATM上使用同样的现金兑换卡的可能性。也就是说，系统应该能够处理并发的访问。,当用户把现金兑换卡插入ATM之后，ATM就与用户交互，以获取有关这次事务的信息，并与中央计算机交换关于事务的信息。,首先，ATM要求用户输入密码，接下来ATM把从这张卡上读到的信息以及用户输入的密码传给中央计算机，请求中央计算机核对这些信息并处理这次事务。,中央计算机根据卡上的分行代码确定这次事务与分行的对应关系，并且委托相应的分行计算机验证用户密码。,如果用户输入的密码是正确的，ATM就要求用户选择事务类型(取款、查询等)。当用户选择取款时，ATM请求用户输入取款额。最后，ATM从现金出口吐出现金，并且打
8、印出账单交给用户。,7.3 建立对象模型,面向对象分析首要的工作，是建立问题域的对象模型。这个模型描述了现实世界中的“类与对象”以及它们之间的关系，表示了目标系统的静态数据结构。静态数据结构对应用细节依赖较少，比较容易确定。,当用户的需求变化时，静态数据结构相对来说比较稳定。因此，用面向对象方法开发绝大多数软件时，都首先建立对象模型，然后再建立另外两个子模型。 ,需求陈述、应用领域的专业知识以及关于客观世界的常识，是建立对象模型时的主要信息来 源。,7.3.1 确定类与对象 类与对象是在问题域中客观存在的，系统分析员的主要任务，就是通过分析找出这些类与对象。首先，找出所有候选的类与对象；然后，
9、从候选的类与对象中筛选掉不正确的或不必要的。,另一种更简单的分析方法，是所谓的非正式分析。这种分析方法以用自然语言书写的需求陈述为依据，把陈述中的名词作为类与对象的候选者，用形容词作为确定属性的线索，把动词作为服务(操作)的候选者。,筛选时主要依据下列标准，删除不正 确或不必要的类与对象： (1)冗余 (2) 无关 (3) 笼统 (4) 属性 (5) 操作 (6) 实现,7.3.2 确定关联 分析确定关联，能促使分析员考虑问题域的边缘情况，有助于发现那些尚未被发现的类与对象。,1. 初步确定关联 在需求陈述中使用的描述性动词或动词词组，通常表示关联关系。因此，在初步确定关联时，大多数关联可以通
10、过直接提取需求陈述中的动词词组而得出。,2.筛选 筛选时主要根据下述标准删除候选的关联。 (1)已删去的类之间的关联 (2) 与问题无关的或应在实现阶段考 虑的关联,(1) 冗余 (2) 无关 (3) 笼统 (4) 属性 (5) 操作 (6) 实现,(3) 瞬时事件 关联应该描述问题域的静态结构，而不应该是一个瞬时事件。,(4) 三元关联 三个或三个以上对象之间的关联，大多可以分解为二元关联或用词组描述成限定的关联。 (5) 派生关联 应该去掉那些可以用其他关联定义的冗余关联。,3.进一步完善 应该进一步完善经筛选后余下的关联，通常从下述几个方面进行改进： (1) 正名 (2) 分解 (3)
11、补充 (4) 标明重数,7.3.3 划分主题 在开发大型、复杂系统的过程中，为了降低复杂程度，人们习惯于把系统再进一步划分成几个不同的主题，也就是在概念上把系统包含的内容分解成若干个范畴。,7.3.4 确定属性 一般说来，确定属性的过程包括分析和选择两个步骤。 1.分析 通常，在需求陈述中用名词词组表示属性。属性的确定既与问题域有关，也和目标系统的任务有关。,2.选择 认真考察经初步分析而确定下来的那些属性，从中删掉不正确的或不必要的属性。,(1) 误把对象当作属性 如果某个实体的独立存在比它的值更重要，则应把它作为一个对象而不是对象的属性。,(2) 误把关联类的属性当作一般对象的属性 (3)
12、 把限定误当成属性 (4) 误把内部状态当成了属性 (5) 过于细化 (6) 存在不一致的属性,如果得出一些看起来与其他属性毫不相关的属性，则应该考虑把该类分解成两个不同的类。,7.3.5 识别继承关系,图7.4 ATM系统对象模型中的属性,一般说来，可以使用两种方式建立继承(即泛化)关系。 （1） 自底向上： 抽象出现有类的共同性质泛化出父类，这个过程实质上模拟了人类归纳思维 过程。,（2） 自顶向下： 把现有类细化成更具体的子类，这模拟了人类的演绎思维过程。,7.3.6 反复修改 事实上，软件开发过程就是一个多次反复修改、逐步完善的过程。,图7.5 带有继承关系的ATM对象模型,图7.6
13、修改后的ATM对象模型,7.4 建立动态模型 建立动态模型的第一步，是编写典型交互行为的脚本。接下来从脚本中提取出事件，确定触发每个事件的动作对象以及接受事件的目标对象。,第三步，排列事件发生的次序，确定每个对象可能有的状态及状态间的转换关系，并用状态图描绘它们。最后，比较各个对象的状态图，检查它们之间的一致性，确保事件之间的匹配。 ,脚本描写的范围主要由编写脚本的具体目的决定。 编写脚本时，首先编写正常情况的脚本。然后，考虑特殊情况，例如输入或输出的数据为最大值(或最小值)。最后，考虑出错情况。,表7.1和表7.2分别给出了ATM系统的正常情况脚本和异常情况脚本。,表7.1 ATM系统的正常
14、情况脚本,表7.2 ATM系统的异常情况脚本,7.4.2 设想用户界面 在这个阶段用户界面的细节并不太重要，重要的是在这种界面下的信息交换方式。我们的目的是确保能够完成全部必要的信息交换，而不会丢失重要的信息。,7.4.3 画事件跟踪图 为了有助于建立动态模型，通常在画状态图之前先画出事件跟踪图。为此首先需要进一步明确事件及事件与对象的关系。,1.确定事件 应该仔细分析每个脚本，以便从中提取出所有外部事件。经过分析，应该区分出每类事件的发送对象和接受对象。,2.画出事件跟踪图 事件跟踪图实质上是扩充的脚本，而且可以把它看作是简化的UML顺序图。,在事件跟踪图中，一条竖线代表一个对象，每个事件用
15、一条水平的箭头线表示，箭头方向从事件的发送对象指向接受对象，时间从上向下递增。,7.4.4 画状态图 通常，用一张状态图描绘一类对象的行为，它确定了由事件序列引出的状态序列。,图7.8 ATM系统正常情况脚本的事件跟踪图,从一张事件跟踪图出发画状态图时，应该集中精力仅考虑影响一类对象的事件，也就是说，仅考虑事件跟踪图中指向某条竖线的那些箭头线。,把这些事件作为状态图中的有向边(即箭头线)，边上标以事件名。两个事件之间的间隔就是一个状态。一般说来，如果同一个对象对相同事件的响应不同，则这个对象处在不同状态。,应该尽量给每个状态取个有意义的名字。通常，从事件跟踪图中当前考虑的竖线射出的箭头线，是这
16、条竖线代表的对象达到某个状态时所做的行为(往往是引起另一类对象状态转换的事件)。,根据一张事件跟踪图画出状态图之后，再把其他脚本的事件跟踪图合并到已画出的状态图中。,考虑完正常事件之后再考虑边界情况和特殊情况，其中包括在不适当时候发生的事件。,当状态图覆盖了所有脚本，包含了影响某类对象状态的全部事件时，该类的状态图就构造出 来了。,图7.9 ATM类的状态图,7.4.5 审查动态模型 各个类的状态图通过共享事件合并起来，构成了系统的动态模型。在完成了每个具有重要交互行为的类的状态图之后，应该检查系统级的完整性和一致性。,7.5 建立功能模型,通常在建立了对象模型和动态模型之后再建立功能模型。,图7.12 ATM系统的基本系统模型,图7.13 ATM系统的功能级数据流图,7.6 定 义 服 务,需要等到建立了动态模型和功能模型之后，才能最终确定类中应有
